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ROL:Rollup 未来在以太坊的角色 -「Rollup - 以太坊 L2 扩容新范式」活动文字回顾_wrightcurrency

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以太坊扩容在社区中的讨论如火如荼,多个解决方案正在加紧开发,并有望在今年全部上线主网。在整个以太坊Layer2方案爆发的前夕,imToken联合ETHPlanet、EthFans、ECN、上海前沿技术研讨会和HiBlock等多家优秀的以太坊生态社区与公司,共同策划一场以太坊扩容主题系列活动。

4月23日举办了第一场活动:Rollup-以太坊L2扩容新范式杭州线下Meetup。

以下是本次imToken首席科学家Chang-Wu的分享:「Rollup未来在以太坊的角色」的文字版,由imToken整理。

演讲整理

我先带大家了解一下什么是Rollup,以及Rollup未来与Eth2路线图又是一个什么样的关系。

首先,我们都知道现在以太坊网络的一个block,它的计算单位是gaslimit,每个区块的gaslimit都有上限,目前这个上限值已经被调整为1500万,这1500万就代表每个区块可以包含的计算单元,也就是每个区块里所有交易累计消耗的gaslimit不能超过1500万gas。

举例来说,单纯的ETH转账,每笔的gaslimit是21000。如果一个区块中所有交易都是ETH转账,那么单个区块中最多可包含的交易笔数就是1500w/21000=714笔。同时,目前以太坊出块平均时间是12秒,那么用714除以12,我们就可以知道目前以太坊网络每秒可处理交易数的上限。

LSD协议ZeroLiquid推出zETH流动性挖矿计划:8月31日消息,LSD协议ZeroLiquid推出zETH流动性挖矿计划,用户可在Curve上的zETH/WETH流动性池添加流动性,随后将LP代币存入ZeroLiquid以赚取奖励。[2023/8/31 13:08:41]

最近大家都看到了,现在的网络是非常拥挤的,尤其是在柏林升级前,区块gaslimit只有1200万的时候。但即使是通过升级把gaslimit提升到了1500万,我们仍然看到每个区块几乎都是满的,区块空间利用率接近饱和。

也就是说这时候你想要放入更多的交易其实是很困难的。同时我们也注意到,因为一些DeFi项目的兴起、需求等等,每当市场上有震荡的时候,手续费就会特别昂贵。过去一段时间,我相信大家也注意到在星火矿池维护的实时评估gas的网站上,有时甚至能看到900、1000Gwei这样非常昂贵的手续费的产生。?

所以在这一现状下我们认识到由于DeFi不停增长的需求,导致网络拥挤、每个区块都是饱和的状态、手续费昂贵。即便近期提升了区块的gaslimit,但仍不足以满足链上的交易需求。?

WEMIX宣布将推出具有EVM等效性的ZK Rollup扩容网络WEMIX Kanvas:金色财经报道,韩国游戏巨头WeMade旗下区块链游戏平台WEMIX今日宣布将推出WEMIX Kanvas,这是一款具有EVM等效性的ZK Rollup Layer2。

根据计划,从2023年第一季度开始,WEMIX Kanvas将分两阶段进行部署,先是从ZK Fault证明的Optimistic Rollup开始,随后发展至EVM等效的ZK Rollup。[2023/2/17 12:13:50]

对此,我们越来越需要通过扩容来支撑以太坊网络整体的交易量。这就是我们今天想要和大家介绍的主题-Rollup,中文叫做卷叠。通过引入Rollup技术方案,我们可以将以太坊网络的交易处理能力由当下Eth1上的20TPS提升至4000TPS。?

那么Rollup是什么,以及它在Eth2路线图中又会扮演什么样的角色呢??

我们都知道Eth2想要通过分片的方法来提升整体的交易量。具体而言,分片是通过将交易发送到不同的Eth2分片去做执行,因为分片本身的设计允许不同的交易在不同分片上平行处理,以此从最底层的协议上进行优化,达到给网络整体扩容的目的。但是呢,我们也都知道,Eth2的阶段0是去年12月份刚上的,上面谈到的分片实际运转起来可能要等到阶段1.5或阶段2。如果没有过渡或者说妥协的方案出来,这中间将是漫长的等待期,而且期间网络将一如既往的拥堵。这也是为什么Rollup二层网络解决方案在近期越来越受到欢迎和普及。??

Polygon正在对zk rollups技术进行性能测试:1月14日消息,Polygon正在对零知识汇总 (zk rollups) 技术进行性能测试。这项名为Polygon zkEVM技术的开发已经由Polygon Hermez团队进行了三年多。通过在zkEVM测试网的主要版本中生成超过12,000个zk证明,该团队已经确认零知识证明在以太坊上是可行的。(Cointelegraph)[2023/1/14 11:12:10]

那接下来,我们开始介绍Rollup,我会通过说明Rollup的每一个步骤来向大家解释它是如何实现扩容的。?

首先,下图中间黑线上面代表Layer1,下方代表Layer2。Layer1的主网就是现在Eth1的主链,Rollup项目方会在这条主链上部署一个智能合约。

用户在这个合约中可以deposit资产,存入后,Rollup运营商或服务商就会在二层网络上把这些资产映射出来。关于具体的映射方式,我们可以把它想像成是以数据库的方式,映射成一个存储的格式,而这个格式可以表示每一个账号现在有多少余额。

通过这种方式将用户在主网Layer1的存入资产与二层网络账户上的余额进行映射。然后,用户就可以在Layer2上进行转账、兑换等操作。那么,当用户们在Layer2发起大量交易时,由谁来对这些交易进行筛选、排序和打包呢???

以太坊扩容方案Arbitrum Rollup测试网完成更新:区块链初创公司OffchainLabs宣布在以太坊Kovan测试网上对其以太坊扩容方案Arbitrum Rollup测试网进行了重大更新,可在新升级的Arbitrum软件堆栈上运行,并对此进行了开源,可供任何人使用。[2020/10/15]

在当前的Rollup二层网络方案中,这个角色一般由项目方来承担,我们称其为sequencer。sequencer的角色,有点像是在打包这些交易,类似Layer1的矿工。但区别在于,sequencer是先把交易整理好,然后才去做打包交易的动作。比如在二层网络中用户A给用户B转10个token,用户B给用户C转20个token,这些交易就会由sequencer来负责验证处理,并且打包整理成最后用户A、B、C的余额应该各有多少。

?但仅做到以上这些仍是不够的,因为以太坊上一笔交易占据的空间非常大。例如仅收款方的地址,就占20个bytes,ECDSA签名占64bytes。对于以太坊区块有限的空间来说,这些数据所占用的空间较大,那么我们是否有办法压缩这些数据呢?

方法是有的。现在以太坊上一个地址是20bytes,在二层网络上,我们可以通过编码的方式进行压缩。具体来讲,Layer1上的一个普通地址通过编码可以从20bytes压缩到3bytes。同样的,上面提到的ECDSA签名数据和其他数据也可以进行压缩。sequencer的职责就是压缩交易,并将压缩后的数据放在Data中同步到Layer1上。以上就是Rollup处理交易的过程说明。?

Plasm Network计划在波卡上部署Rollup:Plasm Network表示计划将来在波卡上部署Rollup,会帮助波卡开发人员创建可扩展的DApp。据悉,Plasm Network是波卡网络的智能合约平台,支持Layer-2。[2020/10/4]

到这一步,我们看到即使是在Layer2上,sequencer最终同样需要把所有交易打包后的数据上链。这里有两个问题需要回答:

为什么要把数据放到链上?原因在于只有当数据上链时,数据才具备可用性,其他人就可以通过这些数据来验证其中包含的交易是否真的成功。避免由于sequencer作恶造成的资产损失。因此数据上链是必要的。如何确保上链的数据是正确的?这就要求sequencer要对数据进行验证,一般是通过提交Proof来确保上链数据正确。在第二个问题上,目前的Rollup方案主要区别在于对数据和Proof的处理上。有的方案只把数据上链,但不对数据进行验证,也就是缺乏Proof,比如Optimism。有的方案则是将数据和对数据的Proof同时上链来保证数据的有效性,比如zkRollup通过零知识证明对数据进行验证,并且把验证得到的Proof和数据一起上链,以此确保对应数据在链上的有效性和资金的安全性。所以zkRollup是目前被大家公认为比较安全的方案。

整体来看Rollup方案,Layer1上的智能合约就像是城堡,其中的资金安全性依赖于Layer1自身的安全性。在Layer1上需要保存各账户的状态转换数据,同时要把Layer2上交易压缩后的数据同步到Layer1上,至于要不要做Proof则取决于具体的项目方的取舍。

Layer2则负责执行交易,将本来在Layer1上处理的交易转移到Layer2上。当前对数据正确性的验证主要有两种典型的方案:

Validityproof:即指类似于zkRollup的零知识证明方案。将数据和对数据的Proof同时上链。Fraudproof:即指类似于Optimism的欺诈性证明方案。由于只将数据上链,所以Optimism需要用户或项目方自身去监测sequencer是否如实地把交易数据同步到了Layer1上。如果监测到欺诈行为,那么就可以通过提交欺诈性证明来保障资产安全。

最后,关于数据可用性,从形态上可以简单分为两个代表:zkRollup和Optimism。主要区别在于对哪些数据上链/不上链方面的取舍。大部分方案都是把数据上链的,但是也有一些方案选择对一部分数据不上链处理,这么做的好处在于可以进一步提升扩容性能,而不用受区块自身可存放数据容量大小的限制;另一个原因是,有些应用顾虑到隐私性或其他一些特性,并不希望所有数据都上链,因而做了取舍,对这部分在这次分享中我们不去详细讨论。

在数据上链/不上链取舍上有一个典型的例子:zkPorter,也就是未来的zkSync2.0。他们宣称在zkSync2.0中可以达到24,000TPS,这主要是通过默克尔树实现的,在不同分支中分别存放zkRollup与zkPorter。对于在意安全性的用户来说,zkRollup是一个更可靠的选择;但在对安全性要求相对较低的应用中,则可以考虑使用部分数据不上链的zkPorter。zkSync2.0通过这种混合的方式实现有保障性的安全和效率的提升。?

那么为什么说Rollup和Eth2的路线图有关?其实前面有提到过,Eth2分片上的交易执行暂时还无法立即到位,社区可能还要在等一段时间。但是在Phase1和Phase1.5间,当分片的数据库成型时,其中的每个分片就好比是一个主网,这些分片的数据层就可以用来存储Rollup的数据。

当未来有分片的时候,虽然我们不能在其上立即进行交易,但是我们可以通过把Rollup的数据存到这些分片中提前发挥分片的作用,达到进一步扩容的目标。?

这部分就是我今天的分享,谢谢大家。

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